TW201834790A

TW201834790A - 化學機械研磨控制系統及其溫度感測裝置

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Publication number: TW201834790A
Application number: TW106108556A
Authority: TW
Inventors: 施顯章; 林顯群; 陳炤彰; 蔡明忠; 林榮慶
Original assignee: 施顯章; 林顯群; 陳炤彰; 蔡明忠; 林榮慶
Priority date: 2017-03-15
Filing date: 2017-03-15
Publication date: 2018-10-01

Abstract

一種化學機械研磨控制系統及其溫度感測裝置。溫度感測裝置係設置於化學機械研磨控制系統之研磨裝置內，研磨裝置係藉由控制裝置之控制以拋光晶圓。溫度感測裝置包括複數之偵測模組、微處理模組及無線傳輸模組。複數之偵測模組係接觸晶圓上複數之溫度感測點，用以於晶圓被拋光的同時偵測得到複數之溫度訊號。微處理模組係電性連接複數之偵測模組，係根據複數之溫度訊號計算得知晶圓之溫度梯度值。無線傳輸模組係電性連接微處理模組，用以經由無線傳輸協定以傳輸溫度梯度值到控制裝置。

Description

化學機械研磨控制系統及其溫度感測裝置

本發明係關於一種化學機械研磨控制系統及其溫度感測裝置，特別是一種可方便地對晶圓量測溫度的化學機械研磨控制系統及其溫度感測裝置。

半導體元件製造過程可概分為晶圓處理製程（Wafer Fabrication）、晶圓針測製程（Wafer Probe）、構裝（Packaging）、測試製程（Initial Test and Final Test）等幾個步驟，而其中的晶圓處理製程又可以細分為清洗（Cleaning）、氧化（Oxidation）、沈積、微影、蝕刻及研磨拋光（Polishing）等反覆步驟。於現行技術中，化學機械研磨法(Chemical Mechanical Polishing，CMP )為半導體製程中主要的全面性平坦化技術。CMP是將晶圓放置在可旋轉的研磨頭與研磨墊之間，再將產生化學反應的研磨液(reagent)不斷地噴出。在化學蝕刻與機械磨削兩者相互作用下，能將晶片上凸出的沈積層加以去除的一種平坦化技術。近年來半導體製程越來越細緻，CMP製程的重要性也越發凸顯，但CMP 製程需要一種快速的表面檢測工具，可以快速測量表面特徵，藉以得知晶圓表面品質及精度。若能即時進行CMP製程的調控，就可以提高晶圓製程的良率。當發現無法達到品管標準時，必定會製造出不良品而導致良率下降。所以可以儘早淘汰回收，以免持續進行後續的晶圓製程而浪費晶圓的製作成本。

因此，有必要發明一種新的化學機械研磨控制系統及其溫度感測裝置，以解決先前技術的缺失。

本發明之主要目的係在提供一種溫度感測裝置，可方便地對晶圓量測溫度。

本發明之另一主要目的係在提供一種具有上述溫度感測裝置之化學機械研磨控制系統。

為達成上述之目的，本發明之溫度感測裝置係於設置化學機械研磨控制系統之研磨裝置內，研磨裝置係藉由控制裝置之控制以拋光晶圓。溫度感測裝置包括複數之偵測模組、微處理模組及無線傳輸模組。複數之偵測模組係接觸晶圓上複數之溫度感測點，用以於晶圓被拋光的同時偵測得到複數之溫度訊號。微處理模組係電性連接複數之偵測模組，係根據複數之溫度訊號計算得知晶圓之溫度梯度值。無線傳輸模組係電性連接微處理模組，用以經由無線傳輸協定以傳輸溫度梯度值到控制裝置。

本發明之化學機械研磨控制系統包括控制裝置、研磨裝置及溫度感測裝置。研磨裝置係電性連接控制裝置，研磨裝置係藉由控制裝置之控制以拋光晶圓。溫度感測裝置包括複數之偵測模組、微處理模組及無線傳輸模組。複數之偵測模組係接觸晶圓上複數之溫度感測點，用以於晶圓被拋光的同時偵測得到複數之溫度訊號。微處理模組係電性連接複數之偵測模組，係根據複數之溫度訊號計算得知晶圓之溫度梯度值。無線傳輸模組係電性連接微處理模組，用以經由無線傳輸協定以傳輸溫度梯度值到控制裝置，藉以調整該研磨裝置。

為能讓貴審查委員能更瞭解本發明之技術內容，特舉較佳具體實施例說明如下。

以下請先參考圖1係本發明之化學機械研磨控制系統之架構示意圖。

本發明之化學機械研磨控制系統1包括控制裝置10、研磨裝置20及溫度感測裝置30。控制裝置10可為硬體裝置、軟體程式搭配硬體裝置或韌體搭配硬體裝置之方式製成，例如桌上型電腦、筆記型電腦等具計算處理功能之裝置，但本發明並不限於此。控制裝置10係電性連接研磨裝置20，用以調整該研磨裝置20，使得研磨裝置20可以拋光一晶圓2。溫度感測裝置30係裝設於研磨裝置20內，以直接接觸於要拋光的晶圓2，藉以量測在拋光中晶圓2的溫度梯度值。

於本發明之一實施方式中，溫度感測裝置30可包括複數之偵測模組31、微處理模組32及無線傳輸模組33。複數之偵測模組31用以接觸該晶圓2上複數之溫度感測點2a、2b、2c、2d、2e，用以於該晶圓2被拋光時得到複數之溫度訊號。在此請同時參考圖1A係本發明之複數之偵測模組位於晶圓上之位置示意圖。例如於本發明之一實施例中，該溫度感測裝置30包括五個偵測模組31，五個偵測模組31係量測該晶圓2之一中心溫度感測點2a、兩逕向方向溫度感測點2b、2c及兩周向方向溫度感測點2d、2e之溫度訊號，其中溫度感測點2b、2c與中心溫度感測點2a位在相同直線上，溫度感測點2d、2e係與溫度感測點2b位於相同圓周半徑上。需注意的是，上述的溫度感測點2a到2e的位置及數量僅為示意，本發明並不限於此。

微處理模組32係電性連接複數之偵測模組31，以根據複數之溫度訊號即時計算得知該晶圓2之溫度梯度值，由於溫度感測點2a到2e的位置已經分別位於晶圓2的中心點、逕向方向及周向方向上，所以可以得到較精確的溫度梯度值。無線傳輸模組33電性連接該微處理模組32，用以藉由無線傳輸方式傳輸該溫度梯度值到該化學機械研磨控制系統1之該控制裝置10。無線傳輸方式可以為Wi-Fi、藍芽、近場通訊等技術，但本發明並不限於此。當控制裝置10經由無線傳輸模組33接收晶圓2目前的溫度梯度值時，就可以進一步分析目前晶圓2的特性，以適度地調整該研磨裝置20。例如該控制裝置10進一步計算出晶圓2目前進行化學反應的一濃度梯度值，藉以根據該濃度梯度值調整該研磨裝置20對晶圓的研磨製程，但本發明並不以此為限。

接著請同時參考圖2及圖3，圖2係本發明之化學機械研磨控制系統之研磨裝置之外觀示意圖，圖3係本發明之化學機械研磨控制系統之研磨裝置之側視示意圖。

於本發明之一實施方式中，研磨裝置20包括研磨頭21、研磨墊22及噴頭23。研磨頭21係固接晶圓2並連接第一轉軸24，使晶圓2係位於定點上旋轉，其中複數之偵測模組31係設置於研磨頭21內，藉以直接接觸晶圓2。研磨墊22係連接第二轉軸25，以藉由第二轉軸25而反方向旋轉，其中晶圓2係設置於研磨頭21及研磨墊22之間，於研磨頭21及研磨墊22同時轉動時，研磨墊22係利用機械方式拋光晶圓2。噴頭23於研磨頭21及研磨墊22轉動時，噴頭23用以噴灑一研磨液231於研磨墊22上，藉此研磨液231可置於晶圓2與研磨墊22之間，以提供晶圓2拋光時之化學反應。如此一來，由於複數之偵測模組31係直接接觸晶圓2，所以複數之偵測模組31可以在晶圓2被拋光的同時偵測得到複數之溫度訊號，也就是微處理模組32可以即時將晶圓2之溫度梯度值傳輸到控制裝置10，讓控制裝置10隨時調整研磨裝置20的製程，以降低晶圓2損毀的機率。需注意的是，圖2、3所示的研磨裝置20構造僅為示意，本發明並不限定相同構造的研磨裝置20才能對晶圓2進行化學機械研磨製成。

上述各個模組除可配置為硬體裝置、軟體程式、韌體或其組合外，亦可藉電路迴路或其他適當型式配置；並且，各個模組除可以單獨之型式配置外，亦可以結合之型式配置。此外，本實施方式僅例示本發明之較佳實施例，為避免贅述，並未詳加記載所有可能的變化組合。然而，本領域之通常知識者應可理解，上述各模組或元件未必皆為必要。且為實施本發明，亦可能包含其他較細節之習知模組或元件。各模組或元件皆可能視需求加以省略或修改，且任兩模組間未必不存在其他模組或元件。

藉由本案的溫度感測裝置10以及其化學機械研磨控制系統1，即可方便地於製造晶圓2時隨時對晶圓2進行溫度的測量，可有效地提高製造晶圓2的良率。

需注意的是，上述僅為實施例，而非限制於實施例。譬如此不脫離本發明基本架構者，皆應為本專利所主張之權利範圍，而應以專利申請範圍為準。

1‧‧‧化學機械研磨控制系統

10‧‧‧控制裝置

20‧‧‧研磨裝置

21‧‧‧研磨頭

22‧‧‧研磨墊

23‧‧‧噴頭

231‧‧‧研磨液

24‧‧‧第一轉軸

25‧‧‧第二轉軸

30‧‧‧溫度感測裝置

31‧‧‧複數之偵測模組

32‧‧‧微處理模組

33‧‧‧無線傳輸模組

2‧‧‧晶圓

2a、2b、2c、2d、2e‧‧‧溫度感測點

圖1係本發明之化學機械研磨控制系統之架構示意圖。圖1A係本發明之複數之偵測模組位於晶圓上之位置示意圖。圖2係本發明之化學機械研磨控制系統之研磨裝置之外觀示意圖。圖3係本發明之化學機械研磨控制系統之研磨裝置之側視示意圖。

Claims

一種溫度感測裝置，係設置於一化學機械研磨控制系統之一研磨裝置內，該研磨裝置係藉由該控制裝置之控制以拋光一晶圓；該溫度感測裝置包括：複數之偵測模組，係接觸該晶圓上複數之溫度感測點，用以於該晶圓被拋光的同時偵測得到複數之溫度訊號；一微處理模組，係電性連接該複數之偵測模組，係根據該複數之溫度訊號計算得知該晶圓之一溫度梯度值；以及一無線傳輸模組，係電性連接該微處理模組，用以經由一無線傳輸協定以傳輸該溫度梯度值到該控制裝置。
如申請專利範圍第1項所述之溫度感測裝置，其中該溫度感測裝置包括五個偵測模組。
如申請專利範圍第2項所述之溫度感測裝置，其中該五個偵測模組係量測該晶圓之一中心溫度感測點、兩逕向溫度感測點及兩周向溫度感測點之溫度訊號，其中該兩逕向溫度感測點係與該中心溫度感測點位在相同直線上，該兩周向溫度感測點係與其中一逕向溫度感測點位在相同之圓周半徑上。
一種化學機械研磨控制系統，包括：一控制裝置；一研磨裝置，係電性連接該控制裝置，該研磨裝置係藉由該控制裝置之控制以拋光一晶圓；以及一溫度感測裝置，包括：複數之偵測模組，係接觸該晶圓上複數之溫度感測點，用以於該晶圓被拋光的同時偵測得到複數之溫度訊號；一微處理模組，係電性連接該複數之偵測模組，係根據該複數之溫度訊號計算得知該晶圓之一溫度梯度值；以及一無線傳輸模組，係電性連接該微處理模組，用以經由一無線傳輸協定以傳輸該溫度梯度值到該控制裝置，藉以調整該研磨裝置。
如申請專利範圍第4項所述之化學機械研磨控制系統，其中該溫度感測裝置包括五個偵測模組。
如申請專利範圍第5項所述之化學機械研磨控制系統，其中該五個偵測模組係量測該晶圓之一中心溫度感測點、兩逕向溫度感測點及兩周向溫度感測點之溫度訊號，其中該兩逕向溫度感測點係與該中心溫度感測點位在相同直線上，該兩周向溫度感測點係與其中一逕向溫度感測點位在相同之圓周半徑上。
如申請專利範圍第4到6項之任一項所述之化學機械研磨控制系統，其中該研磨裝置包括：一研磨頭，係固接該晶圓並連接一第一轉軸，使該晶圓係位於一定點上旋轉；一研磨墊，係連接一第二轉軸，以藉由該第二轉軸而旋轉，其中該晶圓係設置於該研磨頭及該研磨墊之間，於該研磨頭及該研磨墊同時轉動時，該研磨墊係用以拋光該晶圓；以及一噴頭，於該研磨頭及該研磨墊轉動時，該噴頭用以噴灑一研磨液於該研磨墊上，藉此該研磨液可置於該晶圓與該研磨墊之間，以提供該晶圓拋光時之一化學反應。
如申請專利範圍第7項所述之化學機械研磨控制系統，其中該複數之偵測模組係設置於該研磨頭內，用以於該晶圓被拋光的同時接觸該晶圓。